HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN CẦU THÉP ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

+ Tiết diện liên hợp được phân thành 2 tiết diện : Tiết diện liên hợp dài hạn : Tải trọng thường xuyên tác dụng + hiện tượng từ biến và chảy dẻo của bê tông → sự phân bố lại ứng suất :

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CẦU THÉP

BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG

GV : PHẠM ĐỆ

BỘ MÔN CẦU ĐƯỜNG KHOA CÔNG TRÌNH

TỔNG QUAN ĐỒ ÁN THUYẾT MINH :

Trình bày không quá 80 trang A4 (một mặt) File Word

Có đóng kèm theo đề bài và mục lục

Gồm 5 chương Chỉ tính toán thiết kế dầm thép.

Chương I : Số Liệu Chung Chương II : Đặc trưng hình học Chương III : Nội lực dầm chính

TỔNG QUAN ĐỒ ÁN THUYẾT MINH :

Chương IV : Kiểm toán dầm chính Chương V : Kiểm toán các bộ phận dầm thép BẢN VẼ

Gồm 2 bản vẽ A1.

Thể hiện cấu tạo chung và chi tiết các bộ phận của cầu.

Giới thiệu tổng quan về cấu tạo cầu thép.

I.1 Đề bài

I.2 Thiết kế mặt cắt ngang cầu : n, S, Sh

I.3 Chọn sơ bộ kích thước dầm chính

I.3.1 Chiều cao dầm

I.3.2 Kích thước cánh trên

I.3.3 Kích thước cánh dưới

I.3.4 Kích thước bản phủ

Chương I : Số Liệu Chung I.3 Chọn sơ bộ kích thước dầm chính

I.3.5 Kích thước sườn dầm

I.3.6 Bê tông bản mặt cầu : ts f’c

I.4 Thiết kế cấu tạo các bộ phận của dầm chính

I.4.1 Sườn tăng cường

I.4.2 Hệ liên kết ngang

I.4.3 Neo chống cắt

I.4.4 Mối nối dầm chính

Chương II : Đặc Trưng Hình Học II.1 Đặc trưng hình học giai đoạn 1 (NC)

Diện tích tiết diện

Vị trí trục trung hoà

Momen quán tính

Momen kháng uốn

II.2 Đặc trưng hình học giai đoạn 2

II.2.1 Bề rộng có hiệu dầm trong Bi và dầm ngoài Be II.2.2 Đặc trưng hình học dầm trong

Chương II : Đặc Trưng Hình Học II.2 Đặc trưng hình học giai đoạn 2

II.2.2 Đặc trưng hình học dầm trong

II.2.2.1 Giai đoạn liên hợp ngắn hạn ST II.2.2.2 Giai đoạn liên hợp dài hạn LT II.2.3 Đặc trưng hình học dầm biên

II.2.3.1 Giai đoạn liên hợp ngắn hạn ST II.2.3.2 Giai đoạn liên hợp dài hạn LT

Chương II : Đặc Trưng Hình Học II.2.3 Bảng tổng hợp đặc trưng hình học

II.2.3.1 Tổng hợp đặc trưng hình học dầm trong II.2.3.2 Tổng hợp đặc trưng hình học dầm biên

Chương III : Nội lực dầm chính III.1 Hệ số phân bố ngang

III.1.1 Hệ số phân bố ngang cho dầm giữa

III.1.2 Hệ số phân bố ngang cho dầm biên

III.1.3 Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang

III.2 Tải trọng tác dụng lên cầu

III.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa

III.2.2 Tĩnh tải tác dụng lên dầm biên

III.2.2 Hoạt tải

Chương III : Nội lực dầm chính III.3 Nội lực do từng tải trọng tác dụng

III.3.1 Mặt cắt I-I : Mặt cắt gối

III.3.2 Mặt cắt II-II : Mặt cắt ¼ dầm

III.3.3 Mặt cắt III-III : Mặt cắt tại mối nối dầm

III.3.4 Mặt cắt IV-IV : Mặt cắt tại liên kết ngang gần

mặt cắt giữa dầm III.3.5 Mặt cắt V-V : Mặt cắt giữa dầm

Chương III : Nội lực dầm chính III.4 Tổ hợp nội lực theo các trạng thái giới hạn

Các tổ hợp tải trọng và hệ số tương ứng theo các trạng thái giới hạn

Bảng tổng hợp nội lực

Chương IV : Kiểm toán dầm thép

IV.1 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn 1

IV.1.1 Kiểm tra các yêu cầu cấu tạo dầm I không liên hợp :

IV.1.1.1 Kiểm tra tỷ lệ cấu tạo chung

IV.1.1.2 Kiểm tra độ mảnh bản bụng

IV.1.1.3 Kiểm tra yêu cầu bốc xếp

IV.1.2 Kiểm dầm không liên hợp

Chương IV : Kiểm toán dầm thép IV.2 Kiểm toán dầm thép trong giai đoạn 2

IV.2.1 Kiểm tra dầm thép trong TTGH Cường độ 1 IV.2.2 Kiểm tra dầm thép trong TTGH Sử dụng

IV.2.3 Kiểm tra dầm thép trong TTGH Mỏi

Chương V : Kiểm toán các bộ phận cầu V.1 Kiểm toán Sườn tăng cường

V.2 Kiểm toán Hệ liên kết ngang

V.3 Kiểm toán Neo chống cắt

V.4 Kiểm toán Mối nối dầm chính

Thiết kế 1 kết cấu nhịp cầu dầm giản đơn liên hợp thép - BTCT

Loại dầm thép tiết diện chữ I làm việc liên hợp với bản mặt cầu BTCT

I.2.1 Chọn khoảng cách giữa 2 dầm chính:

Thông thường đối với cầu dầm giản đơn khoảng cách giữa 2 dầm chính : (1.6m - 2.2m) Ở đồ án này ta chọn S = 2.0m

I.2.3 Tính chiều dài cánh hẫng:

)

tc c

S=2.0 m khoảng cách giữa 2 dầm

chính

I 3.1 Chọn chiều cao dầm d:

1 20

I.3.2 Chọn kích thước cánh trên:

a Bề rộng bản phủ thường lớn hơn bề rộng cánh dưới:

I.3.5 chọn kích thước sườn:

a Chiều cao sườn:

I.3.6 Phần bê tông:

Bản làm bằng bê tông có:

Bề dày bản bê tông:

Chiều cao đoạn vút bêtông:

I.4.1 Sườn tăng cường:

I.4.1 Sườn tăng cường:

* Kích thước như hình 4.2:

* Một dầm có: 4 x 2 = 8 sườn tăng cường gối

* Khoảng cách các sườn: 150 mm

* Khối lượng một sườn: g s2 = 296.2 N

I.4.1.2 Sườn tăng cường gối:

* Kích thước như hình 4.2:

* Một dầm có: 10 x 2 = 20 sườn tăng cường

* Khoảng cách các sườn: do = 3000 mm

* Khối lượng một sườn tăng cường:

I.4.1 Sườn tăng cường:

I.4.1.3 Sườn tăng cường tại liên kết ngang:

=

s2

g 296.2 N

I.4.2 Liên kết ngang:

lk

g = 164 N

* Khoảng cách giữa các liên kết ngang 3000 mm

* Thép L 102 x 76 x 12.7 (cho cả thanh xiên và thanh ngang)

* Thanh ngang dài: 1670 mm

* Trọng lượng mỗi mét dài:

* Thanh xiên dài: 1180 mm

* Mỗi liên kết ngang có: 2 x 1 = 2 thanh liên kết ngang,

2 x 1 = 2 thanh liên kết xiên

* Mỗi dầm có 12 liên kết ngang

II.1.1 Xác định vị trí trục trung hoà:

Gọi X – X là trục đi qua mép trên của bản cánh trên

Momen tĩnh của diện tích dầm thép đối với trục X – X :

II.2.1 Diện tích mặt cắt ngang phần dầm thép As

Gọi X – X là trục đi qua mép trên của bản

cánh trên Momen tĩnh của diện tích dầm thép

II.2.2 Vị trí trục trung hoà:

Khoảng cách từ trục X – X đến trục trung hoà (TH1)

II.2.3 Momen quán tính của tiết diện dầm thép : INC

s,b

f f NC f

2 3

II.2.3 Momen quán tính của tiết diện dầm thép : INC

NC

2 3

2 3

II.2.4 Momen kháng uốn của tiết diện dầm thép : SNC

Momen kháng uốn đối với thớ trên t/d dầm thép:

+ Dầm liên hợp thép-BTCT có hai loại vật liệu :

-Bê tông : Bản bê tông mặt cầu

Khi dầm biến dạng, do khác modul đàn hồi nên ứng suất khác nhau

Khi tính phải quy đổi bê tông về thép làm dầm, dùng hệ số quy đổi n.

+ Tiết diện liên hợp được phân thành 2 tiết diện :

Tiết diện liên hợp dài hạn : Tải trọng thường xuyên

tác dụng + hiện tượng từ biến và chảy dẻo của bê tông

→ sự phân bố lại ứng suất : ư/s dầm thép tăng, ư/s bê

tông giảm → dùng hệ số quy đổi 3n

Tiết diện liên hợp ngắn hạn : Tải trọng hoạt tải tác

dụng tức thời và không gây ra từ biến : dùng hệ số n

II.3.1 Bề rộng có hiệu của bản cánh đối với dầm giữa (Bi):

II.3.2 Bề rộng có hiệu của bản cánh đối với dầm biên (Be):

II.4.1.1 Diện tích mc ngang dầm liên hợp

II.4.1.2 Vị trí trục trung hoà:

Momen tĩnh của diện tích t/d

liên hợp lấy đối với trục TH1

II.4.1.2 Vị trí trục trung hoà:

II.4.1.2 Vị trí trục trung hoà:

Khoảng cách từ trục trung hoà đến các mép dầm :

Mép dưới bản bê tông

Mép trên bản bê tông

II.4.1.3 Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I ST

1

10 x100 100

2 4421.12 517.43

50848307380mm

II.4.1 Liên hợp ngắn hạn (ST):

II.4.1.4 Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : S ST

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:

II.4.2.1 Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp : A d

II.4.2.2 Vị trí trục trung hoà:

Momen tĩnh của diện tích t/d

liên hợp lấy đối với trục TH1

II.4.2.2 Vị trí trục trung hoà:

II.4.2.3 Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I LT

1 644.56 100

II.4.2.4 Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : S LT

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:

36611295760.46 39704025.05 mm

922,105

I S

II.5.1.1 Diện tích mc ngang dầm liên hợp:

.D B t (b t )t A

24.

4 2287.5.200 (350 100)100

8 116235.54 (m

II.5.1 Liên hợp ngắn hạn (ST):

II.5.1.2 Vị trí trục trung hoà:

Momen tĩnh của diện tích t/d

liên hợp lấy đối với trục TH1

t

2

.8 76267682.1

II.5.1.2 Vị trí trục trung hoà:

II.5.1 Liên hợp ngắn hạn (ST):

II.5.1.3 Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I ST

2 4823.04 483.65

52924946980.94 mm

II.5.1 Liên hợp ngắn hạn (ST):

II.5.1.4 Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : S ST

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:

52924946980.94 186587670.37 mm

283.647

I S

II.5.2.1 Diện tích mặt cắt ngang dầm liên hợp

II.5.2.2 Vị trí trục trung hoà:

Momen tĩnh của diện tích t/d

liên hợp lấy đối với trục TH1

II.5.2.2 Vị trí trục trung hoà:

II.5.2.3 Momen quán tính của tiết diện liên hợp : I LT

II.5.2.4 Momen kháng uốn của tiết diện liên hợp : S LT

Momen kháng uốn đối với mép trên và mép dưới t/d dầm thép:

38233197837.83 69688878.07mm

548.627

I S

II.6.1: Tổng hợp các dặc trưng hình học dầm giữa.

Đặc trưng Tiết diện thép T/D dầm liên hợp T/D dầm liên hợp

Giai đoạn 1 Ngắn hạn-GĐ 2 Dài hạn-GĐ 3

II.6.2 Tổng hợp đặc trưng hình học dầm biên.

Đặc trưng Tiết diện thép T/D dầm l/ hợp T/D dầm l/hợp

Giai đoạn 1 Ngắn hạn-GĐ 2 Dài hạn-GĐ3

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

:Chiều dài tính toán của kết cấu nhịp

0.4 SI

a.Khi xếp 1 làn xe trên cầu:

III.1.1 Tính cho dầm giữa:

III.1.1.1 Hệ số phân bố cho moment:

:Chiều dày bản bê tông mặt cầu

Tính tham số độ cứng dọc như sau:

2000

S = mm : khoảng cách 2 dầm chính

Tính Kg

I=16807277942.39 mm4: Mômen quán tính của tiết diện phần dầm cơ bản

A=48600 mm2: Diện tích của tiết diện phần dầm cơ bản

eg=1139.79mm Khoảng cách giữa trọng tâm dầm cơ bản và bản mặt cầu

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

0.1 0.3

III.1.1 Tính cho dầm giữa:

III.1.1.1 Hệ số phân bố cho moment:

a.Xếp 1 làn xe trên cầu:

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

b.Xếp nhiều làn xe trên cầu:

0.1 0.6

III.1.1 Tính cho dầm giữa:

III.1.1.1 Hệ số phân bố cho moment:

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

III.1.1 Tính cho dầm giữa:

III.1.1.2 Hệ số phân bố cho lực cắt:

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

III.1.2.1 Hệ số phân bố cho moment:

a Xếp 1 làn xe trên cầu: (Tính theo nguyên tắc đòn bẩy)

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

III.1.2.1 Hệ số phân bố cho moment:

b Xếp nhiều làn xe trên cầu:

III.1.2 Tính cho dầm biên:

bụng dầm biên nằm phía trong mặt trong gờ chắn bánh

=−

de 750mm

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

III.1.2.1 Hệ số phân bố cho moment:

c.Xếp tải trọng làn và tải trọng lề bộ hành:

III.1.2 Tính cho dầm biên:

Với:y0=1.85; y1'=1.75; y1=0.625

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

III.1.2.1 Hệ số phân bố cho moment:

III.1.2 Tính cho dầm biên:

c.Xếp tải trọng làn và tải trọng lề bộ hành:

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

III.1.2.2 Hệ số phân bố cho lực cắt:

a.Xếp 1 làn xe trên cầu:

−

momen LL luccat LL

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

III.1.2.2 Hệ số phân bố cho lực cắt:

b Xếp nhiều làn xe trên cầu:

III.1 Hệ số phân bố tải trọng theo phương ngang cầu:

Bảng 3.1: Bảng tổng hợp hệ số phân bố ngang dùng trong tính toán

mgLoại dầm

Xe tải thiết kế

Xe 2 trục thiết kế

Tải trọng làn

Người bộ hành

Dầm biên Mômen 0.567 0.567 0.567 3.206

Lực cắt 0.35 0.350 0.469 3.206Dầm giữa Mômen 0.567 0.567 0.567 0.567

Lực cắt 0.721 0.721 0.721 0.721

-Lan can: P3 = 3.25+0.655=3.905 N (tính ở phần bản mặt cầu bao

gồm thanh và cột lan can, tường bêtông)

III.2.1 Trọng lượng bản thân kết cấu và phi kết cấu tác dụng lên dầm chủ:

Ta có: B 15400 0.461 0.5

L 33400tt

Tính theo phương pháp nén lệch tâm

⇒

- Qui tĩnh tải tác dụng lên dầm chính theo phương dọc cầu

III.2.2 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

- Xác định đường ảnh hưởng và chất tĩnh tải của dầm chính theo phương ngang cầu:

Xét cho trường hợp có 7 dầm chủ, 6 nhịp, có đầu thừa

III.2.2 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

III.2.2.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

a1 – khoảng cách giữa 2 dầm biên

ai – khoảng cách giữa 2 dầm đối xứng

III.2.2 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

III.2.2.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

Hình 3.3: đ.a.h theo phương pháp nén lệch tâm (dầm biên)

III.2.2 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

III.2.2.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

y tgα(x S) 2

y tgα(x 2S) 3

y tgα(x 3S)

5 5.36 10 (8659.4 2000) 0.357

5 5.36 10 (8659.4 2 2000) 0.25

5 5.36 10 (86

4 4'

y tgα(x 4

59.4 3 2000) 0.142 5

5.36 10 (8659

S) 3'

y tgα(x 5S) 2'

.4 4 2000) 0.035 5.36 10

5.36 10 (8659.4 1700) 0.555

5 5.36 10 (8659.4 6 20000 1000) 0.2

III.2.2 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

III.2.2.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

* Xác định đường ảnh hưởng và chất tĩnh tải của dầm chính theo phương ngang cầu:

+ Tải trọng lan can:

3 bh bh 1 bh 2 bh 2 5.125 (0.555 0.425 0.144 0.27)

2 1.

1.y (6S x S )

1 0.555 (8659.4 1700) 2874.73mm 2

Diện tích đường ảnh hưởng:

Tải trọng lớp phủ q2 = 3.076 x 10-3 N/mm phân bố trên tòan bộ bề rộng phần xe chạy

1.y (x 750) lp

2 1.y (6S x 750)

1 0.424 (8659.4 750) 1676.79mm 2

1 ( 0.139) (6 2000 8659.4 750) 180.05mm 2

lp 2

Dựa vào quá trình làm việc của dầm chủ ta chia thành 2 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tải trọng bản thân dầm chủ + phần vút + liên kết ngang + neo + tăng cường + mối nối + bản mặt cầu

- Giai đoạn 2: Tải trọng lớp phủ + lan can + lề bộ hành + bó vỉa + tiện ích công cộng

III.2.2 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm biên:

III.2.2.3 Tổng hợp tĩnh tải:

III.2.3 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa:

III.2.3.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

a1 – khoảng cách giữa 2 dầm biên

ai – khoảng cách giữa 2 dầm đối xứng

III.2.3 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa:

III.2.3.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

Hình 3.3: đ.a.h theo phương pháp nén lệch tâm (dầm giữa)

III.2.3 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa:

III.2.3.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

Tính các tung độ

còn lại như sau:

5

y tgα(x S) 3.57 10 (10009.3 2000) 0.286 2

5

y tgα(x 2S) 3.57 10 (10009.3 2 2000) 0.214 3

y tgα(x 5S) 3.5 2'

III.2.3 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa:

III.2.3.1 Xác định các tung độ đường ảnh hưởng

+ Tải trọng lan can:

3 bh 2 bh 1 bh 2 bh 2 bh 1

.125 (0.418 0.334 0.048 0.132) 0.774N/mm 2

+ Tải trọng bản mặt cầu:

Tải trọng bản mặt cầu q1 = 0.005 N/mm phân bố trên tòan bộ bề rộng cầu

Diện tích đường ảnh hưởng:

Diện tích đường ảnh hưởng:

Tải trọng lớp phủ q2 = 3.076 x 10-3 N/mm phân bố trên tòan bộ bề rộng phần xe chạy

1.y (x 750) lp

2 1.y (6S x 750

1 0.33 (10009.3 750) 1527.78mm 2

III.2.3 Xác định và tổng hợp tĩnh tải tác dụng lên dầm giữa:

III.3 Xác định nội lực dầm chính:

* Kiểm tra dầm chủ tại các mặt cắt sau:

- Tại mặt cắt gối (I-I): cách gối một khoảng L1 = 0

- Tại mặt cắt ¼ dầm (II-II): cách gối một khoảng L2 = 8500 mm

- Tại mặt cắt mối nối (III-III): cách gối một khoảng L3 = 11000 mm

- Tại mặt cắt liên kết ngang gần mặt cắt giữa dầm (IV-IV): cách gối một khoảng L4 = 15200 mm

- Tại mặt cắt giữa dầm (V-V): cách gối một khoảng L5 = 16700 mm

* Đường ảnh hưởng moment:

Tại vị trí mặt cắt gối có đ.a.h M có giá trị bằng 0 nên:

III.3.1.Mặt cắt I-I:

III.3.1.2 Lực cắt: Xếp các tải trọng lên đường ảnh hưởng

a.Do tĩnh tải dầm biên gây ra:

b.Do tĩnh tải dầm giữa gây ra:

Tải trọng

trục(N)

Tung độ đah(mm)

III.3.2.Mặt cắt II-II: Xếp các tải trọng lên đường ảnh hưởng

a.Do Tĩnh tải dầm biên gây ra:

Tải trọng

trục(N)

Tung độ đah(mm)

III.3.2.1 Mô men:

c Hoạt tải xe 3 trục gây ra:

Tải trọng

trục(N)

Tung độ đah(mm)

III.3.2.1 Mô men:

d.Do xe tải mỏi gây ra:

= 1615152500 N.mm

Tải trọng

trục(N)

Tung độ đah(mm)

Moment do tải trọng làn gây ra :

III.3.2.1 Mô men:

f Do hoạt tải làn và người

105825000

Ω =

a.Do Tĩnh tải dầm biên:

Tải trọng

trục(N)

Tung độ đah(mm)

Tải trọng

trục(N)

Tung độ đah(mm)

Tải trọng

trục(N)

Tung độ đah(mm)

* Đường ảnh hưởng moment:

III.3.3.Mặt cắt III-III:

III.3.3.1 mô men:

a.Do tĩnh tải dầm biên gây ra:

b.Do tĩnh tải dầm Giữa gây ra:

c.Do xe 3 trục gây ra:

đường ảnh hưởng Moment

Diện tích đường ảnh hưởng :

d.Do xe xe tải mỏi gây ra:

35000 4431.4

145000 3493.1

Vị trí đặt xe tải mỏi đối với

đường ảnh hưởng Moment

Diện tích đường ảnh hưởng :

e.Do xe xe 2 trục gây ra:

Vị trí đặt xe 2 trục đối với

đường ảnh hưởng Moment

Diện tích đường ảnh hưởng :